冠狀病毒的致病性及防控

聞玉梅

復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教育部、衛(wèi)健委、醫(yī)科院醫(yī)學(xué)分子病毒學(xué)重點實驗室，上海 200032

近50年來，新的冠狀病毒不斷出現(xiàn)，在人類及動物中引起各種疾病[1]。2019年12月，新的冠狀病毒在武漢不明原因肺炎患者中被分離[2]。2020年1月12日，世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)將此病毒命名為2019 novel coronavirus (2019-nCoV)[3]。截至1月31日24時，全國33個省區(qū)累計報告2019-nCoV確診病例 11 821 例，已治愈243例，死亡259例，疑似病例 17 988 例。另有19個國家發(fā)生確診病例101例。同日, WHO宣布2019-nCoV疫情為“國際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件”(public health emergency of international concern，PHEIC)[4]。

為了有效地防控2019-nCoV的疫情，中華人民共和國國家衛(wèi)生健康委員會公告(2020年第1號)(http://www.gov.cn/xinwen/2020-01/21/content_5471158.htm)：①將新型冠狀病毒感染的肺炎納入《中華人民共和國傳染病防治法》規(guī)定的乙類傳染病，并采取甲類傳染病的預(yù)防、控制措施；②將新型冠狀病毒感染的肺炎納入《中華人民共和國國境衛(wèi)生檢疫法》規(guī)定的檢疫傳染病管理。自2020年1月23日10時起，武漢市城市公交、地鐵、輪渡、長途客運暫停運營，機場、火車站離漢通道暫時關(guān)閉。WHO認為，中國政府對突發(fā)新現(xiàn)傳染性疾病有強大的處置能力，并發(fā)布了如何應(yīng)對新型冠狀病毒的指南(2020-1-10)，包括對患者的監(jiān)控、標(biāo)本的檢測、治療、醫(yī)療部門的感染控制、物資的準(zhǔn)備、與公眾的溝通等[5]。

本文簡要介紹有關(guān)冠狀病毒的主要特性，并提出相關(guān)建議。

1 特性

冠狀病毒科(Coronaviridae)屬于套式病毒目(Nidovirales)，其基因組是一條完整的正鏈單鏈RNA，長約30 kb，是RNA病毒中基因組較大的核酸鏈?；蚪M前20 kb為1a/b基因，通過核糖體移碼可表達復(fù)制酶及多個非結(jié)構(gòu)蛋白，后10 kb編碼結(jié)構(gòu)蛋白和一些輔助蛋白(accessory proteins)，在病毒表達的復(fù)制轉(zhuǎn)錄酶大蛋白中具有多種獨特或不尋常的酶活性。病毒的每一個基因前均有調(diào)控序列及形成亞基因組RNA表達相應(yīng)蛋白所必需的結(jié)構(gòu)。病毒有4種結(jié)構(gòu)蛋白，即棘突(spike，S)蛋白、膜(membrane，M)蛋白、包膜(envelope，E)蛋白和核衣殼(nucleocapsid)蛋白。冠狀病毒的核衣殼為螺旋對稱形，主要見于負鏈RNA病毒中，在正鏈RNA病毒中很少見。S蛋白是三聚體的糖蛋白，為Ⅰ類病毒膜融合蛋白，是病毒與宿主受體結(jié)合的蛋白，為決定入侵宿主細胞的關(guān)鍵蛋白。不同的冠狀病毒有不同的受體。大多數(shù)S蛋白會被宿主的furin 蛋白酶裂解形成S1與S2多肽，S1與宿主受體結(jié)合，而S2則是形成皇冠狀突起的莖部。M蛋白是病毒體中含量最多的蛋白，一方面可保持病毒的完整形態(tài)，另一方面可與N蛋白連接；E蛋白含量不多，參與病毒裝配及釋放。有意義的是在一些冠狀病毒如嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒 (severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-CoV)中，發(fā)現(xiàn)E蛋白的離子通道與致病相關(guān)[6]。N蛋白的N端與C端均可與病毒RNA結(jié)合，包裝后與包膜組成病毒體[6-7]。

冠狀病毒科根據(jù)其基因組結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)發(fā)生學(xué)分析，可分為甲型(alpha-coronavirus), 乙型(beta-coronavirus), 丙型(gamma-coronavirus)和丁型冠狀病毒(delta-coronavirus)4個屬。甲型和乙型冠狀病毒可感染哺乳類動物，而丙型和丁型冠狀病毒主要感染鳥類，少數(shù)也可感染哺乳類動物。甲型和乙型冠狀病毒在人群中主要引起呼吸道感染，動物中引起腸道感染。

由于冠狀病毒的基因組大而復(fù)雜，其轉(zhuǎn)錄過程也較復(fù)雜，各種冠狀病毒的不同基因組可在其非編碼區(qū)分別發(fā)生不同的變異，從而改變其調(diào)控功能；編碼區(qū)又可編碼不同的功能蛋白；加上RNA病毒復(fù)制缺少校正(proof reading)過程，在自然界與動物體內(nèi)復(fù)制過程中發(fā)生重組與變異的機會更高，因此可能出現(xiàn)新的或再現(xiàn)的冠狀病毒株。

2 致病性

冠狀病毒原來主要在動物引起呼吸道和腸道感染，在免疫力低下人群中發(fā)生一些不嚴重的感染。直到2002—2003年，我國香港、廣東地區(qū)突然出現(xiàn)SARS，冠狀病毒的人-人間傳播才引起了全球的關(guān)注。在 8 098 患者中，774例死亡(病死率9%)，由此，冠狀病毒與其相關(guān)疾病成為重要的公共衛(wèi)生問題。但在SARS被控制后，4種冠狀病毒(HCoV-NL63、HCoV-229E、HCoV-OC43 和 HCoV-HKU1)僅在人群中引起15%～30%散在的呼吸道感染，不引起重要疾病，或僅在嬰兒及老年人中引起嚴重的呼吸道感染，也沒有在人群中繼續(xù)流行而構(gòu)成威脅。人們陸續(xù)在蝙蝠及一些動物中發(fā)現(xiàn)冠狀病毒存在，這些動物表現(xiàn)為無癥狀帶毒。

SARS-CoV主要感染肺上皮細胞。也可進入巨噬細胞及樹突細胞，誘生促炎癥細胞因子的產(chǎn)生而致??；但在這類細胞中并不能完成完整的復(fù)制周期，屬流產(chǎn)型感染，不會產(chǎn)生完整的病毒。研究發(fā)現(xiàn)，在SARS患者血清中細胞因子及趨化因子均升高，但是對于SARS-CoV造成肺組織嚴重病變的具體機制仍不明確。

在SARS-CoV暴發(fā)流行10年后，2012年，中東地區(qū)又出現(xiàn)了一種高致病性冠狀病毒——中東呼吸綜合征冠狀病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)。第1例患者是沙特男性，61歲，臨床表現(xiàn)為肺炎及急性腎損傷。此后連續(xù)出現(xiàn)了 1 542 例患者，其中544名患者死亡(病死率35%)。2015年韓國出現(xiàn)小范圍的MERS-CoV暴發(fā)，涉及180例患者，造成36人死亡(病死率20%)，這是繼中東暴發(fā)感染后，首次出現(xiàn)人-人間直接傳播，患者多數(shù)是為其提供醫(yī)療服務(wù)的醫(yī)護人員。我國出現(xiàn)過自韓國回國的1例MERS-CoV患者，與其密切接觸者中也有2例發(fā)病，盡管病情不嚴重，但日益增多的人員往來可能帶來外來感染的威脅不可低估。由于早期感染MERS-CoV的患者病死率高達約50%，曾預(yù)計MERS-CoV可能會引起嚴重的全球暴發(fā)，但 2013年僅有散發(fā)病例。2014年則出現(xiàn)了MERS-CoV感染高峰，發(fā)現(xiàn)855名病例，其中333人死亡(病死率39%)。雖然一開始認為是病毒發(fā)生了變異，增強了人-人間的傳播，但經(jīng)后續(xù)仔細分析，發(fā)現(xiàn)病例數(shù)增多是由于診斷技術(shù)的提高和疫情報告體系的改善[8]。

MERS-CoV在不同種駱駝中的傳播完全不同，中東單峰駱駝(dromedary camels)是重要傳播源，而歐洲、美洲及蒙古的駱駝均不感染。不同中東國家駱駝血清中MERS-CoV抗體的檢測結(jié)果分別為14%～100%?；仡櫺匝鍖W(xué)檢查發(fā)現(xiàn)，早在1993年，沙特駱駝的血清中已存在MERS-CoV抗體，而在2012年之前人血清中則無此抗體，提示人類的MERS-CoV感染為近期發(fā)生。10 009 名沙特人群血清檢測結(jié)果顯示僅0.15%為MERS-CoV抗體陽性，但與駱駝接觸者的陽性率則提高了15～23倍，證明在MERS-CoV感染中的職業(yè)暴露風(fēng)險很大。

病毒學(xué)研究揭示，SARS-CoV的受體是血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2 (angiotensin-converting enzyme 2，ACE2)，病毒主要感染有纖毛的支氣管上皮細胞和人肺Ⅱ 型上皮細胞。而MERS-CoV的受體為二肽基肽酶4(dipeptidyl peptidase 4，DPP4;又名CD26)，病毒主要感染無纖毛的支氣管上皮細胞和人肺Ⅱ型上皮細胞。已知S蛋白的S1多肽與受體結(jié)合，但是不同冠狀病毒的結(jié)合表位不同，有的在S1的N端，有的在C端。受體及其與S蛋白相互作用的發(fā)現(xiàn)，有助于開發(fā)相應(yīng)的藥物或預(yù)防制劑[9]。

鼠冠狀病毒作為一種動物模型，常被用于研究病毒的復(fù)制和致病性。最近應(yīng)用SARS-CoV E蛋白缺失毒株在細胞中的研究顯示，病毒的E蛋白致病機制包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)、未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UPR)及細胞凋亡。此外，E蛋白還可激活炎性小體引起病理改變[6]。冠狀病毒的復(fù)制是一個復(fù)雜的過程，可參閱相關(guān)文獻[10]。

3 宿主

冠狀病毒有十分廣泛的宿主種類，其中最受關(guān)注的是蝙蝠。迄今為止，在蝙蝠中經(jīng)鑒定已有200余種新冠狀病毒。對蝙蝠的病毒組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，其中35%是冠狀病毒[11]。雖然果子貍作為SARS-CoV傳播的中介動物，由蝙蝠傳給人已被認可，但對于MERS-CoV則較難解釋由蝙蝠傳給人，還需要了解其“跳出”(spill over)蝙蝠的機制。2019-nCoV與蝙蝠冠狀病毒有較高的同源性，但與SARS-CoV仍有明顯的區(qū)別，其中間宿主仍有待于進一步確定[2]。此外，除人以外的許多動物，如鼠、貓、犬、馬、豬、牛等，均有分別感染相應(yīng)冠狀病毒的可能，引發(fā)的疾病也有所不同，可涉及呼吸道、消化道，甚至神經(jīng)系統(tǒng)。由于冠狀病毒廣泛存在于野生及家畜動物中，故可通過不同機制進行跨種傳播[12]。

4 建議

冠狀病毒基因組具有潛在突發(fā)感染及流行的特點，是屬于平時無聲息、流行才被關(guān)注的病毒。其不僅可以感染多種動物與人，還具有入侵多種細胞的功能。隨著現(xiàn)代生活方式的改變以及全球化的發(fā)展，預(yù)計今后還會不斷出現(xiàn)新、老冠狀病毒流行的情況。針對此次2019-nCoV出現(xiàn)的特點，本人提出下列個人的思考和建議。

4.1 高度重視冠狀病毒

在我國已建立前哨醫(yī)院及病原體監(jiān)測站/網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建議高度重視冠狀病毒，在獸醫(yī)、人醫(yī)等領(lǐng)域設(shè)立對冠狀病毒的實時檢測及分析，關(guān)注病毒S和E蛋白的變異。

4.2 加強抗病毒藥物與多功能疫苗的研發(fā)

目前病毒病已占現(xiàn)有傳染病的3/4，建議進一步支持病毒致病機制的基礎(chǔ)研究，打通基礎(chǔ)、臨床、預(yù)防醫(yī)學(xué)的界限，支持對包括冠狀病毒在內(nèi)的新型、廣譜抗病毒藥物與多功能疫苗(如針對突發(fā)傳染病應(yīng)激類疫苗)的研發(fā)。

4.3 創(chuàng)建病毒流行病學(xué)分學(xué)科

在有基礎(chǔ)的單位創(chuàng)建病毒流行病學(xué)分學(xué)科。對多種病毒病的流行病學(xué)，從其共性(呼吸道、消化道、神經(jīng)系統(tǒng)感染，血源及性傳播等)進行較為長期的調(diào)研，建立大數(shù)據(jù)庫，發(fā)揮高校及研究所的作用，提升對各種疫情科學(xué)分析的基礎(chǔ)研究水平，并在實際中予以考核。

4.4 加強對傳播途徑的干預(yù)

加強對傳播途徑的干預(yù)，鑒于約75%病毒病是由動物傳給人類，應(yīng)加強對傳播途徑的干預(yù)。在加強人與動物疫情的聯(lián)動外，在大中城市，不僅要對屠宰雞、鴨等進行管制，更要加強對涉及動物市場的衛(wèi)生檢查與監(jiān)督管理，杜絕野生動物交易，注意滅鼠等。

4.5 加強科普教育

病毒復(fù)制快，病情發(fā)展快，且造成的危害嚴重。要大力開展有關(guān)防治病毒病的科普教育，提高人民應(yīng)對突發(fā)傳染病的認識，杜絕誤傳、誤導(dǎo)。